在设计adc电路时，一个常见的问题是如何在过压条件下保护adc输入。adc输入的保护具有许多情况和潜在解决方案。所有供应商的adc都在此方面具有相似需求。本文将深入分析过压情形中可能出现的问题、发生频率及潜在的补救措施。
adc输入的过驱一般发生于驱动放大器电轨远远大于adc最大输入范围时，例如，放大器采用±15 v供电，而adc输入为0至5v。高压电轨用于接受±10 v输入，同时给adc前端信号调理/驱动级供电，这在工业设计中很常见，plc模块就是这种情况。。如果在驱动放大器电轨上发生故障状况，则可因超过最大额定值而损坏adc，或在多adc系统中干扰同步/后续转换。本文将重点讨论如何保护精密sar adc，如ad798x系列，但也适用于其他adc类型。
本电路代表ad798x（例如ad7980）系列pulsar adc中的情形。输入端、基准电压源和接地之间存在保护二极管。这些二极管能够处理最高130ma的大电流，但仅能持续数毫秒，不适用于较长时间或重复过压。在一些产品上，例如ad768x/ad769x（如ad7685、ad7691）系列器件，保护二极管连接至vdd引脚而不是ref。在这些器件上，vdd电压始终大于或等于ref。一般而言，此配置更有效，因为vdd是更稳定的箝位电轨，对干扰不敏感。
如果放大器趋向+15 v电轨，则连接至ref的保护二极管将开启，放大器将尝试上拉ref节点。如果ref节点未通过强驱动器电路驱动，则ref节点（及输入）的电压将升至绝对最大额定电压以上，一旦电压在该过程中超过器件的击穿电压，adc可能受损。图3举例说明了adc驱动器趋向8 v而使基准电压(5 v)过驱的情况。许多精密基准电压源无灌电流能力，这在此情形中会造成问题。或者，基准驱动电路非常强劲，足以将基准电压保持在标称值附近，但仍将偏离精确值。
在共用一个基准电压源的同步采样多adc系统中，其他adc上的转换不精确，因为该系统依赖于高度精确的基准电压。如果故障状况恢复时间较长，后续转换也可能不精确。
缓解此问题有几种不同方法。最常见的是使用肖特基二极管（bat54系列），将放大器输出钳位在adc范围。如果适合应用需求，也可使用二极管将输入箝位在放大器。
在此情况中，之所以选择肖特基二极管，是因为其具有低正向导通压降，可在adc内的内部保护二极管之前开启。如果内部二极管部分开启，肖特基二极管后的串联电阻也有助于将电流限制在adc内。对于额外保护，如果基准电压源没有/几乎没有灌电流能力，则可在基准节点上采用齐纳二极管或箝位电路，以保证基准电压不被过度拉高。在图2中，为5v基准电压源使用了5.6v齐纳二极管。
来源：eeworld
